FR2475422A1 - Procede et appareil pour l'amelioration par separation electrostatique de produits solides en particules contenant un composant en forme de poussiere - Google Patents

Abstract

A.PROCEDE ET APPAREIL POUR REALISER LA SEPARATION ELECTROSTATIQUE DE PARTICULES DE GRANDEUR MINIMALE DE L'ORDRE DE 20 MICRONS, PAR DEPOT D'UNE ALIMENTATION DE PRODUIT EN PARTICULES SUR LA SURFACE CYLINDRIQUE 12 D'UN ROTOR 10 FORMANT, LORSQU'IL EST EN ROTATION, UNE COUCHE-LIMITE DE GAZ 22 ENTRE LA SURFACE 12 ET LE GAZ AMBIANT. B.APPAREIL CARACTERISE PAR DES MOYENS 18, POUR SEPARER CETTE COUCHE-LIMITE DE LA SURFACE, DES MOYENS 26, 28 POUR MAINTENIR CETTE PORTION D'ALIMENTATION DE LA SURFACE EXEMPTE DE COUCHE-LIMITE DE GAZ SUR LA SURFACE. C.APPAREIL APPLICABLE NOTAMMENT A LA SEPARATION DE PARTICULES DE SOUFRE CONTENUES DANS UN CHARBON PULVERISE.

Description

1 2475422

L'invention concerne un procédé et un appareil pour la séparation ou l'amélioration de substances en particules

solides au moyen d'un mécanisme d'électrification, par "sépara-

tion électrostatique", et plus particulièrement pour le traite-

ment de matériaux contenant un pourcentage important de fines, c'est-àdire poussières, d'une dimension descendant jusqu'à

environ 20 microns.

Le terme "séparation électrostatique" utilisé dans cette spécification est entendu comme possédant le degré de signification décrit dans le "Handbook Chemical Engineers"

Perry et Chilton, 5ème édition 1973, dans l'article "Electro-

static séparation", Mac Graw-Hill Editeurs New-York. Cependant, dans les modes de réalisation qui sont décrits dans la présente spécification, l'invention est exposée en relation avec des

procédés et appareils de séparation à "haute tension" qui tom-

bent dans le groupe 3 - électrification par bombardement d'ions,

pages 21 à 43 et 64 de ce Handbook.

D'autre part, l'appareil décrit et représenté aux

dessins est du type rotor, dans lequel le matériau en particu-

lier est délivré à un rotor pour sa séparation.

La séparation par haute tension est une extension naturelle de la séparation électrostatique mais elle possède

plusieurs propriétés qui lui sont propres. Le terme "électro-

statique" implique qu'il ne se produit aucune circulation de courant. Dans la séparation à haute tension, les particules alimentées sont dispersées avec des ions mobiles, c'est-à-dire sous forme de décharge corona, les particules étant alimentées et présumées venir en contact avec une surface conductrice reliée électriquement à la terre, telle que la surface d'un cylindre métallique rotatif. De cette manière, on recherche que toutes les particules soient chargées par les ions mobiles, et que les particules de matériaux non conducteurs ou faiblement conducteurs électriquement perdent lentement leur charge et soient plaquées sur la surface conductrice reliée à la terre par leurs propres forces et qu'elles puissent être retirées de cette surface en un endroit extérieur à l'influence de la

décharge corona. Par contre, les particules de matériau élec-

triquement conducteur, perdent leur charge rapidement sur la surface reliée à la terre, et, après avoir été soustraites à l'influence de la décharge corona, c'est-à-dire du flux d'ions mobiles, elles sont libres d'assurer des trajectoires normales les éloignant de la surface reliée à la terre, sous l'effet de

forces de gravité ou de forces centrifuges.

Les procédés de séparation électrostatique à haute tension ont bien fonctionné avec des alimentations de matériaux secs de l'ordre de grandeur de 20 à environ 150 mailles U.S.A

(900 microns à 100 microns) et leur application a été essen-

tiellement limitée à ces matériaux. Un exemple d'une telle séparation électrostatique employée dans-la concentration à sec de minerais (entre autres l'hématite) broyés à une granulation inférieure à 20 mailles (900 microns) est décrit dans le brevet

US n0 3 031 079.

Un traitement préalable destiné à réaliser des sur-

faces discrètes pour une électrification sélective de particu-

les individuelles, comprenant un dépoussiérage et destruction des plaquettes, a été prévu par Perry et Chilton (Handbook pages 21 à 63). Des exemples donnés par les auteurs (pages 21 à 65) indiquent qu'une granulation inférieure à 850 microns doit être dépoussiérée jusqu'à 200 microns et une granulation inférieure à 450 microns dépoussiérée jusqu'à 400 microns, En ce qu'on sait à ce sujet, aucune application fructueuse de séparation électrostatique de matériaux à l'état de poussière

n'a été réalisée jusqu'à ce jour.

Dans les tentatives presque désespérées qui ont été faites actuellement pour éliminer du charbon une quantité de soufre suffisante pour que ce charbon puisse être utilisé comme source d'énergie à la place du mazout, on a constaté que la pyrite est la source principale de soufre et qu'elle peut se trouver répartie dans divers charbons à une échelle de finesse inférieure à 50 microns. On a constaté également que le charbon qui est pulvérisé à ce degré de finesse forme, dans un séparateur électrostatique à haute tension, des nuages noirs denses qui recouvrent les électrodes et les autres parties de l'appareil, et que les composants du mélange charbon-pyrite ne

peuvent pas être séparés.

Le désir longtemps déçu d'un mécanisme d'électrifi-

cation pour la séparation des composants d'un mélange de parti-

cules analogues à la poussière, est considéré maintenant comme

un besoin critique des ressources énergétiques de la nation.

Une proposition antérieure pour la séparation électrostatique à haute tension de matériaux en poussière, est décrit dans le brevet US n0 3 222 275 du 30 Mai 1967 (Breakiron) de Carpo Research and Engineering. Conformément à ce brevet, des particules très fines, généralement d'une grandeur de maille inférieure à 200 microns peuvent être amenées à une séparation électrostatique à haute tension avec jet d'ions mobiles produits par une décharge corona propulsée à un régime compris entre environ 150 et 800 pulsations par seconde. Le brevet déclare (colonne I, lignes 60 à 65) que "des essais pour appliquer une séparation à haute tension à des matériaux qui nécessitent un broyage extrêmement fin en vue d'effectuer leur libération, ont été uniformément infructueux". Ce brevet ne semble pas avoir réussi à modifier la limitation d'application mentionnée au début.

L'invention met avantageusement à profit la consta-

tation que, en réalité, dans une alimentation de particules sèches sur la surface électriquement conductrice du rotor relié à la masse, toutes les particules ne viennent pas en contact avec cette surface, et que, lorsque l'alimentation comprend des

particules en forme de poussière, la grande majorité des parti-

cules de faible dimension n'atteint même pas la surface. Lorsque l'alimentation en particules est projetée sur la surface qui est destinée à la recevoir, les particules les plus grosses sont influencées de manière significative par les forces de gravité et elles peuvent rebondir sur la surface jusqu'à ce qu'elles assument une charge électrique sous l'effet de laquelle

elles sont plaquées sur cette surface. D'autre part, le déplace-

ment des particules plus fines en forme de poussières est com-

mandé par des forces aérodynamiques et n'est influencé que de manière marginale par les forces de gravité. C'est ainsi, par

exemple, que dans un milieu gazeux tel que l'air, les déplace-

ments des particules très petites, à la fois de charbon et de

pyrite, dont plusieurs d'entre elles possèdent les mêmes diamè-

tres aérodynamiques efficaces, sont gouvernés par la loi de Stokes qui définit la résistance au déplacement par la formule R = 6Wl qav dans laquelle "fl" est la viscosité du fluide, "a" est le rayon

des particules sphériques, et " v" est la vitesse des particu-

les. La masse n'intervient pas pour ces faibles dimensions de particules, d'o il résulte que les particules, à la fois de

4 2475422

charbon et de pyrite, sont facilement entraînées et dispersées

à travers l'environnement gazeux.

Conformément à l'invention, il a été constaté que le rotor relié à la masse entraîne une couche d'air sur sa surface, et que, à la surface du rotor, cet air se déplace à

la même vitesse que la surface, tandis que, à une certaine dis-

tance de la surface du rotor, l'air se trouve dans les mêmes conditions statiques que l'atmosphère ambiante. Cela crée en réalité une couche limite de gaz, c'est-à-dire de l'air, qui

tourne avec le rotor et est, à une certaine distance de la sur-

face du rotor, en contact de cisaillement avec l'air ambiant.

Les particules en forme de poussières ne peuvent pas traverser

cette couche limite, de sorte qu'elles n'atteignent pas la sur-

face du rotor reliée à la masse et ne participent pas au

processus de séparation.

En outre, les électrodes de décharge Corona qui sont utilisées pour projeter des ions mobiles sur la masse de particules alimentée, créent un flux d'ions intense, qui

entraîne de l'air et provoque la création d'un "vent"' Corona.

Les particules fines, analogues à des poussières sont facile-

ment entraînées par ce vent dont le souffle les entraîne et lés éloigne de la trémie d'alimentation avant qu'elles puissent

atterrir sur la surface du rotor.

Le procédé de la présente invention prend en compte ces considérations aérodynamiques intervenant dans le processus de séparation électrostatique, contrairement au procédé "Breakiron" mentionné plus haut qui ne tient compte que des paramètres électriques dans la décharge corona de séparation

à haute tension.

- En vue de permettre le contrôle de l'effet de la couche-limite, l'invention a pour objet un procédé caractérisé en ce que, on sépare du rotor la couche-limite en un endroit

en amont de la trémie d'alimentation, on introduit les particu-

les sur la surface du rotor avant que la couche-limite ait pu

se reformer et on permet à la couche de se reformer en entrat-

nant les particules avec elle.

L'invention s'étend à un appareil pour l'applica-

tion de ce procédé, caractérisé en ce qu'il comprend un prolon-

gement de la trémie d'alimentation qui est en contact avec la surface du rotor, de manière à arracher et séparer du rotor

2475422

la couche-limite avant que les particules se déplacent vers le

bas jusqu'à la surface du rotor.

Dans cette disposition conforme à l'invention, lorsque le rotor entraîne à nouveau une couche-limite après son passage au-dessous de la trémie d'alimentation, les particules fines contenues dans la masse alimentée se trouvent incorporées dans la couche-limite nouvellement reformée. Il en résulte que, lorsqu'est atteinte la région o la décharge corona est efficace,

les particules fines ou en poussières sont plus facilement pla-

quées sur la surface du rotor relié à la masse.

Il est fréquemment plus facile de séparer du rotor la couche-limite en un endroit situé à une certaine distance en amont de la trémie d'alimentation, de telle sorte que l'air (ou autre gaz) contenu dans la couche-limite arrachée peut plus facilement s'échapper du rotor. Une barrière mécanique, telle qu'un racloir du genre d'un essuie-glace, disposé contre la

surface du rotor, sert alors à arracher du rotor la couche-

limite. Une barrière mécanique supplémentaire, par exemple une lame de matériau flexible élastique s'étend à partir du racloir le long de la surface du rotor vers la trémie d'alimentation et sert à empêcher la couche-limite de se reformer entre le racloir et la trémie. Un matériau tel que le tétrafluoréthylène convient bien à ce but car il possède un faible coefficient de friction, mais d'autres films de polyesters connus peuvent

également être utilisés.

Une fois que ce film flexible a été placé sur la surface du rotor, il y est maintenu par les forces dites de Bernoulli" et par la charge triboélectrique qui se développe sur le film diélectrique. D'autre manière, la feuille formant barrière peut être maintenue dans la position désirée à l'aide

de moyens mécaniques, ou bien électro-statiquement, en disper-

sant une charge sur la surface extérieure de la feuille. Un enlèvement de la couche-limite du rotor, opéré de cette manière, présente l'avantage supplémentaire d'enfermer la surface de

rotor dans la région immédiatement en amont de la trémie d'ali-

mentation, en réduisant ainsi les courants vagabonds ou "vents" autour de l'appareil dans cette région, qui sont causés par la couche-limite en rotation, en contact de cisaillement avec

l'air ou gaz ambiant relativement statique.

En plus du fait de diriger les particules vers la

surface du rotor relié à la masse, o elles.peuvent être char-

gées par la ou les électrodes de décharge corona, l'invention prévoit des mesures destinées à empêcher que les particules soient entraînées par soufflage par le "vent" Corona. Une fois que les particules sont incluses dans la couche-limite, la décharge Corona ne peut pas parvenir jusqu'à elles, mais les forces exercées sur les ions mobiles sont suffisamment grandes pour que ces ions puissent pénétrer dans la couche limite et

charger les particules.

Pour empêcher que les particules soient entraînées en rotation par le vent Corona avant qu'elles aient pu pénétrer dans la couche-limite, l'invention prévoit des moyens destinés à protéger contre l'action du vent Corona la région qui suit immédiatement la trémied'alimentation et o la couche-limite se reforme. Un tel bouclier protecteur peut être constitué par une feuille électriquement conductrice, suspendue au-dessus de la surface du rotor et toute proche de lui, et courbée de manière à éviter les angles vifs qui pourraient agir eux-memes

comme générateurs de flux Corona.

Dans cette disposition, cependant, le vent Corona pourrait créer une région à pression plus élevée, dans laquelle les particules alimentées sortent de la trémie, de sorte que les particules fines seraient soufflées hors de la trémie ou à travers des fuites éventuelles de l'appareil à la suite de la trémie. C'est pourquoi l'invention prévoit des moyens pour fermer la région de la trémie de telle sorte que le vent Corona

ne peut pas chasser les particules hors du système.

Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, la couche-limite est séparée du rotor, et la masse de particules alimentée est convoyée pneumatiquement vers la surface du rotor dans un gaz, de telle sorte que la couche-limite est formée à nouveau par le gaz qui est utilisé pour convoyer la masse alimentée. L'appareil pour l'application de ce procédé peut alors comprendre un couvercle fixe, sous la forme d'une feuille conformée de manière à couvrir une partie de la surface du rotor, et un tube d'alimentation traversant le couvercle pour

introduire une masse d'alimentation combinée de gaz et de par-

ticules vers la surface non recouverte par le couvercle.

Avec ce procédé, il peut être nécessaire de prendre des précautions contre l'échappement du mélange de particules

7 2475422

et de gaz à partir des bords du rotor ou du couvercle. Ce procédé d'alimentation des particules vers la surface du rotor

reliée à la masse présente certains avantages en plus du con-

trôle assuré de la couche-limite. Les particules fines analogues à de la poussière ont tendance à s'agglomérer et les forces de cisaillement élevées existant entre la surface du rotor et le

couvercle fixe ont la possibilité de désagréger de tels agglo-

mérats. En outre, ce procédé donne la garantie que toutes les particules de la masse alimentée seront entra nées dans la couche-limite qui se reforme sur la surface du rotor au-dessous

du couvercle fixe.

La description ci-après se rapporte à un exemple de

réalisation pratique du procédé de l'invention, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique partielle en élévation latérale d'un appareil séparateur de particules

électrostatique à haute tension comprenant un dispositif d'ali-

mentation conforme à l'invention.

- la figure 2 est une vue partielle en élévation latérale de l'appareil séparateur de la figure 1 équipé avec le

dispositif de contrôle de couche-limite conforme à l'invention.

- la figure 3 est une vue en élévation analogue

comprenant une variante du dispositif de séparation de particu-

les conforme à l'invention.

- la figure 4 montre un détail des éléments consti-

tutifs du dispositif de l'invention.

- la figure 5 est une vue en coupe partielle par -5 de la figure 4.

- la figure 6 montre une variante du dispositif.

- la figure 7 est une vue schématique de la partie du dispositif combinée d'alimentation et de contrôle de la couche-limite. - la figure 8 est une vue en plan du dispositif de

la figure 7.

Dans la figure 1, est représenté un rotor 10 élec-

triquement conducteur et relié à la masse, présentant une sur-

face collectrice cylindrique 12 pour recevoir une alimentation de particules sèches 14 à partir d'une trémie d'alimentation 16. Le rotor 10 et la trémie 16 sont des parties constitutives d'un appareil de séparation électrostatique similaire de celui

8 2475422

représenté dans le brevet US n0 2 548 771 (Carpenter). Les brevets US n0 3 031 079 et 3 222 275 montrent des variantes ultérieures dans des appareils similaires. Les dessins joints à la présente demande de brevet montrent simplement les parties constitutives de l'appareil auxquelles s'applique l'invention, les autres parties non modifiées de la technique antérieure n'étant pas représentées, dans un but de simplification des figures. Conformément à l'invention, une feuille 18 de métal, tel que par exemple du laiton, est fixée sur le bord inférieur de la trémie d'alimentation, et elle s'étend jusqu'à son contact avec la surface 12 du rotor 10. Au cours de la rotation du rotor 10, dans le sens des aiguilles d'une montre indiqué par la flèche 24 dans la figure 1, la surface 12 du rotor entraîne avec elle une couche-limite 22 du gaz ambiant, par exemple de l'air, cette couche limite 22 étant représentée en

partie dans le quart inférieur de gauche du rotor.

En l'absence des pièces 26 et 28 qui seront décrites dans la suite, cette couche-limite de gaz 22 se déplacerait vers le haut et parviendrait audessous du bord inférieur 20 de la trémie. La feuille de métal 18 arrête cette couche-limite 22 avant qu'elle n'atteigne la zone d'alimentation 25 de la surface

12 sur laquelle est déposée la masse de particules alimentée 14.

Dans cette forme simple de réalisation de la sépa-

ration de la couche-limite, immédiatement à la suite de la zone d'amenée des particules vers le rotor, comme indiqué sans précision dans la figure 1, la couche-limite 22 se reforme à

partir du gaz ambiant, mais, maintenant, les particules alimen-

tées, contenant une proportion accrue de particules fines à l'état de poussières, sont entra nées dans cette couche-limite formée à nouveau 22. Si, maintenant, une charge d'ions mobiles est projetée sur la surface 12, par exemple à partir d'une

électrode 30 telle que représentée dans la figure 2, les parti-

cules fines seront plus facilement plaquées sur la surface

collectrice 12 du rotor 10.

Le gaz de la couche-limite 22 qui est bloquée par la feuille de métal 18 prolongeant le bord 20 de la trémie d'alimentation doit s'échapper et s'éloigner de la surface 12

du rotor. La feuille 18 comprime ce gaz et l'expulse latérale-

ment de la zone située au-dessous de la trémie 16 de sorte que ce gaz pourrait donner lieu à des courants vagabonds qui sont indésirables au voisinage de la zone d'alimentation 14. L'air contenu dans la couchelimite peut s'échapper plus facilement de la surface 12 s'il est chassé en un point situé à une plus grande distance de la trémie 16. Dans ce but des pièces supplé-

mentaires 26 et 28 sont ajoutées à l'appareil.

La pièce 28 constitue une barrière mécanique qui a pour effet de séparer la couche-limite 22 en un point situé plus loin en amont (par exemple à 90 degrés de rotation) de la trémie. Elle s'oppose à ce que la couche- limite se reforme entre le support 26 de cette pièce 28 et la trémie 16. Une distance plus grande est ainsi prévue, dans laquelle le gaz

qui a été séparé de la surface 12, peut s'échapper de l'appa-

reil, sans donner lieu à un courant indésirable au voisinage de la sortie de la trémie. On peut utiliser dans ce but, pour

la pièce 28, n'importe quel matériau ayant un faible coeffi-

cient de friction.

Une fois que cette pièce de t8îe 28 a été placée contre la surface 12, elle se trouve maintenue en position par les forces de Bernoulli et par la charge tribo-électrique développée par le matériau diélectrique glissant sur la surface rotative 12. D'autre manière, la t8le 28 pourrait être maintenue en position par des moyens mécaniques (non représentés), ou bien en projetant des charges d'ions mobiles sur sa surface extérieure (par exemple au moyen d'une électrode de charge

analogue à l'électrode 30 représentée dans la figure 2).

La figure 2 illustre le principe général d'un bou-

clier à effet corona 32, constitué en un matériau électriquement conducteur, par exemple une feuille flexible de laiton, destiné à empêcher les particules fines d'ètre expulsées autour de la trémie, par le "vent" d'effet Corona. L'électrode Corona 30 qui est utilisée pour la projection d'ions mobiles sur le tambour du séparateur électrostatique à haute tension (comme dans les brevets antérieurs Carpenter et Breakiron cités plus haut) a pour effet de créer un flux d'ions intense. Les ions mobiles entraînent avec eux de l'air (ou autre gaz ambiant) de sorte qu'un "vent Corona" est associé à l'emploi de ces électrodes Corona. Or les particules fines restent en suspension pendant un temps relativement long dans l'air (voir loi de Stokes) et, en conséquence, elles sont suceptibles d'être facilement

entra nées par ce vent Corona.

Or, il est nécessaire que toutes les particules sèches alimentées soient amenées à la surface collectrice 12 o elles pourront être chargées par les ions mobiles. Il est donc absolument nécessaire de les empêcher d'être entratnées par soufflage par le vent Corona dans leur parcours vers la surface collectrice, et cela est particulièrement important

pour des particules de faible dimension telles que les compo-

sants en forme de poussières de la masse alimentée. Une fois que ces particules ont été incorporées dans la couche-limite

22 qui se reforme dans la région en aval de la zone d'alimenta-

tion 14, le vent Corona ne peut plus parvenir jusqu'à elles, m9me si les forces de propulsion sur les ions mobiles sont suffisamment grandes pour que ces ions puissent pénétrer dans

la couche-limite et venir charger les particules qui sont en-

traînées à l'intérieur d'elle. Cependant, les fines particules retardent dans leur déplacement et il est possible que le vent Corona parvienne sur elles avant qu'elles aient pu se placer dans la couche-limite reformée 22. Le bouclier 32 (figure 2) protège la région dans laquelle la couchelimite se reforme, contre l'action du vent Corona. Ce bouclier s'oppose à ce que

le vent Corona entratne les particules fines, de faible dimen-

sion, le cas échéant hors de l'appareil dans la zone ambiante, dans laquelle ces particules viendraient former des nuages de

poussière.

Le bouclier 32 est efficace pour empêcher la forma-

tion de nuages avec des composants en poussière de la masse alimentée 14, et pour retenir ces composants dans l'appareil de séparation, le bouclier devant être pour cela électriquement conducteur et ne pas donner lieu par lui-même à la formation d'une charge statique. De préférence, lé bouclier est de forme courbée, comme représenté dans la figure 2, sans présenter d'argtes vives qui pourraient agir comme générateurs d'effet Corona donnant lieu par eux-mêmes à des courants de vents Corona. Dans un rapport de l'institut de recherche Ne RI 7732, intitulé "Enlèvement des pyrites du charbon par des procédés de

séparation (WT. Abel) de Mai 1973, figure 3 page 8, est repré-

senté un bouclier de ce genre qui n'est pas courbé. Le rapport

n'explique pas le but de ce bouclier.

La présence du "vent Corona" et la formation d'une couche limite de gaz après le dép8t de la masse alimentée 14 sur la surface du séparateur 12 peuvent être démontrées comme suit: En utilisant un générateur de fumée, par exemple à NH4OH + HCl, exposé au flux d'air autour du rotor 10 lorsque celui-ci tourne, on met en marche l'appareil et on injecte de la fumée dans la région comprise entre le bouclier Corona 32 et l'électrode Corona 30. En raison de la présence du bouclier, le vent Corona (c'est-à- dire de l'air chargé avec des ions) est aspiré en-dessous du bouclier et ensuite vers le bas le long de la surface de séparateur 12, comme indiqué par la flèche 34 (figure 2) suivant le parcours de la fumée. Cela démontre la formation d'une couche limite d'une épaisseur

approximative de 0,30 centimètres sur la surface 12 du sépara-

teur. En même temps, le bouclier 32 s'oppose à ce que le vent Corona pénètre dans l'espace 40 entre le bouclier 32 et la

surface 12 du rotor.

Bien que le "vent Corona" ne présente pas lui-même dans l'espace entre la trémie 16 et la région d'alimentation 14,

ce vent, qui est ralenti et arrêté par le bouclier 32 et la sur-

face de séparateur 12, produit une pression de stagnation, et, ce faisant, il crée une zone de pression de gaz accrue là o les particules fines sortent de la trémie. Cette pression accrue pourrait chasser les particules fines hors de la trémie, ou à travers des fuites de gaz éventuelles de l'appareil en aval de la trémie, avant que les particules fines aient une chance de se placer à l'intérieur de la couche-limite reformée 22. En conséquence, il est avantageux de rendre étanche le système d'alimentation, y compris l'embouchure de la trémie, contre les points de fuite à travers lesquels la pression engendrée par le vent Corona pourrait expulser les particules de poussière hors de l'appareil. Les figures 4 et 5 montrent une manière de

réalisation de cette étanchéité.

Dans la figure 4, la trémie 16 représentée est montée sur un support 17 qui permet d'ajuster la position de la trémie relativement à la surface 12 du rotor de telle manière que la feuille de protection 18 du bord 20 de la trémie puisse être placée suffisamment près de la surface du rotor pour bloquer le flux de gaz de la couche-limite au-dessous de l'alimentation en particules 14 lorsque celle-ci est abaissée sur la surface du rotor. Des plaques latérales 36 et 38 représentées dans la il figure 5 ferment de manière étanche les côtés de la fente 40 entre le bouclier corona 32 et la surface du rotor, ainsi que les côtés des espaces en amont entre la trémie 16 et le rotor 10. Des garnitures de joint 42 sont prévues entre ces plaques latérales et les surfaces de bord des portions du rotor, du

bouclier et de la trémie qui font face aux plaques.

Ces plaques latérales peuvent être maintenues en position par des moyens de support appropriés quelconques, par exemple des boulons 46 traversant des perçages tels que 44 dans l'une des plaques 36 et bloquant les deux plaques entre elles, comme représenté dans la figure 5. Les plaques sont utiles, principalement sur des appareils séparateurs possédant des rotors courts. A mesure que la longueur du rotor croit (par exemple jusqu'à une longueur de 3 mètres) les plaques latérales sont d'importance décroissante. Les plaques latérales 26 et 38 sont connectées électriquement au bouclier de vent Corona 32, et elles sont montées à joint étanche avec la trémie 16 au moyen de garnitures 42, de telle sorteque des gaz éventuels à pression résiduelle ne puissent pas sortir par les côtés des

espaces compris entre la trémie et le rotor.

La fente minimale 40 entre le bouclier à vent Corona 32 et la surface de rotor 12 doit être d'environ 3 millimètres, pour créer un taux de cisaillement élevé dans le gaz situé entre le bouclier fixe 32 et la surface 12 rotative du rotor 10. Ce cisaillement produit dans le gaz dans cette fente 40 facilite la désagrégation des agglométats de particules qui pourraient

se former dans la masse alimentée 14. En outre, un faible espa-

cement entre le bouclier 32 et la surface de rotor 12 a pour effet de resteindre un flux d'air au-dessous du bouclier. Dans le cas o cet espacement minimal dans la fente 40 est inférieur à l'épaisseur de la couche-limite 22, il ne se produira pas de déplacement de gaz en sens opposé à la direction de rotation (flèche 24) du rotor 10, ce qui contribue également à empêcher une expulsion de particules hors de la trémie 16 par le vent Corona. Comme le montre la figure 4, le bouclier à vent Corona 32 est monté sur une paroi de la trémie 16, et la dimension de la fente 40 peut être ajustée en inclinant la trémie lorsque

la position de celle-ci est réglée relativement au rotor 10.

Dans un appareil séparateur complet, tel que repré-

senté dans la figure 3, le rotor 10 est situé au-dessus d'un dispositif diviseur répartiteur 50 qui marque une frontière entre un premier compartiment 52, destiné à recevoir un premier composant de l'alimentation en particules qui reste plaqué sur la surface 12 un temps plus long que les autres composants (par exemple du charbon dans un mélange de particules de charbon et

de pyrite), et un compartiment 54 destiné à des mélanges moyens.

Près de la région d'alimentation 25, est disposé un second

diviseur 56 qui marque la frontière entre un troisième comparti-

ment 58, destiné à recevoir un second composant du mélange de particules'quittant plus rapidement la surface de rotor 12, et

le compartiment médian 54.

Le premier compartiment 52 comprend un organe de réglage 60 en contact avec la surface de rotor 12 pour éloigner physiquement le premier composant de particules de la surface de rotor. Conformément à l'invention, le diviseur répartiteur est déplacé plus près de la surface de rotor 12, en pénétrant

en partie dans la couche-limite 22 de gaz, sans cependant enle-

ver le second composant du mélange de particules. Par exemple, dans l'appareil de séparation électrostatique disponible dans le commerce, le dispositif diviseur 50 est espacé d'environ 3 millimètres de la surface du rotor 12. Pour l'application du procédé de l'invention, il pourrait être déplacé jusqu'à 0,8

millimètres de la surface du rotor.

L'organe de réglage 60 est destiné seulement à enlever le premier composant du mélange de particules de la surface du rotor 12, mais inévitablement, il enlève également la

couche-limite de gaz qui arrive sur lui. Il en résulte une in-

troduction de gaz dans le compartiment récepteur 52, ce qui peut provoquer une dispersion des particules les plus fines en un nuage de poussière dans l'appareil. En déplaçant le diviseur plus près de la surface du rotor 12 de manière à enlever une proportion substantielle de la couche-limite 22, on réduit la

formation de nuage de poussière.

La figure 6 montre une autre mesure qui peut 9tre utilisée seule ou en conjonction avec un espacement plus étroit du second diviseur 56 pour réduire la production de nuages de poussière dans l'appareil. Dans la figure 6, un couvercle 62, 64 est emmanché sur l'organe de réglage 60 pour retenir tout gaz qui se trouve séparé de la surface du rotor par l'organe de réglage 60. Ce couvercle comprend une première partie 62 qui suit le contour de la surface de rotor sur une certaine distance vers le support 26 de la pièce de barrière 28, et une seconde partie 64 qui est recourbée en s'éloignant du rotor et s'étend vers l'emplacement radial de l'organe 60. Le bras 66 qui porte l'organe 60 porte également un bras transversal

68 qui supporte les éléments du couvercle 68.

Les figures 7 et 8 illustrent une variante de réalisation du mécanisme d'alimentation des particules, qui peut remplacer la trémie 16 et le bouclier corona 32. Un tube d'alimentation 70 est monté sur la barrière mécanique 28 et la masse de particules alimentée est convoyée pneumatiquement vers la surface de rotor 12 sous la forme d'un mélange de particules

et de gaz 74, à travers le tube et au-dessous de la barrière 28.

La couche-limite 22 est enlevée du rotor comme dans la figure 1 et elle est reformée ensuite par le gaz utilisé pour convoyer la masse de particules alimentée à travers le tube 70. Les argtes de bord 72, 72 de la barrière 28 peuvent être maintenues

contre la surface de rotor 12, soit mécaniquement, soit électro-

statiquement, par exemple, pour s'opposer à une fuite latérale du mélange de particules et de gaz, Ce procédé d'alimentation des particules sur la surface réceptrice 12 présente divers avantages, en plus du contrôle de la couche-limite 22. En effet, les particules fines ont tendance & s'agglomérer, mais le haut degré de cisaillement dans le gaz situé entre la surface rotative 12 et la feuille

flexible fixe 28 contribue à désagrégerles agglomérats de parti-

cules, de telle sorte que celles-ci peuvent recevoir plus faci-

lement des charges individuelles et être séparées l'une de

l'autre par électrification.

2475422

Claims (6)

R E V E N D I C A T I 0 N S

1 ) Procédé pour l'amélioration de produits solides en particules, au moyen d'un mécanisme d'électrification du

type à séparation électrostatique, notamment de produits con-

tenant une proportion notable de particules en forme de poussière

de grandeur minimale de l'ordre de 20 microns, procédé compre-

nant l'étape connue de dép8t d'une masse d'alimentation du produit solide en particules sur la surface mobile d'un support, procédé caractérisé en ce qu'on isole cette surface mobile du gaz environnant dans la zone de dép8t de la masse alimentée, et, après dépôt de la masse de produit alimentée sur la surface mobile, on forme un mélange de la masse de produit dans une couche de gaz entra née sur la surface, au-delà de la zone

d'alimentation en direction du déplacement de la surface.

20) Procédé suivant la revendication 1, dans le

cas o le support est un rotor à surface cylindrique pour rece-

voir la masse alimentée, ce rotor supportant et entraînant sur sa surface, lorsqu'il est en rotation, une couche-limite de gaz entre le rotor et le gaz ambiant plus éloigné de la surface, procédé caractérisé en ce qu'on détache cette couche-limite de la surface avant la région d'alimentation en direction de la rotation, on dépose la masse alimentée sur la surface dans cette région après séparation de la couche limite et avant

qu'elle se reforme sur la surface avec les particules entrat-

nées à l'intérieur d'elle après avoir quitté la région d'ali-

mentation. ) Procédé suivant la revendication 2, caractérisé

en ce qu'on projette une dispersion d'ions mobiles sur la couche-

limite reformée et sur les particules alimentées.

4 ) Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'on protége la région d'alimentation, à l'aide d'un bouclier, contre un "vent" d'effet corona naissant de la présence

des ions mobiles dans le gaz ambiant.

) Procédé suivant la revendication 4, caractérisé

en ce qu'on barre les passages de traversée de la région d'ali-

mentation par le vent Corona.

) Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'on transporte la masse alimentée pneumatiquement vers

la surface dans un courant du gaz et on permet à la couche-

limite de se former à nouveau à partir du gaz contenu dans ce courant.

16 2475422

) Appareil pour l'application du procédé suivant

l'une quelconque des revendications 1 à 6, pour le traitement

d'amélioration par séparation électrostatique de produits conte-

nant des particules de composant en forme de poussière, appareil caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour isoler du gaz une portion de la surface en mouvement, des moyens pour déposer la masse alimentée sur cette portion de surface, et des moyens pour former un mélange de masse alimentée et d'un gaz sur la surface au-delà de ladite portion en direction du déplacement

de la surface.

) Appareil suivant la revendication 7, dans lequel le support est un rotor (10) ayant une surface cylindrique (12) pour recevoir le produit alimenté, ce rotor portant, entra née sur sa surface lorsqu'il est en rotation, une couche limite de gaz (22) entrale rotor (10) etJegaz ambiant et éloignée de la surface, appareil caractérisé, par des moyens (18), en avant de la portion d'alimentation e la surface (12) en direction de la rotation, pour séparer cette couche-limite de la surface, des moyens (26, 28) pour maintenir cette portion d'alimentation de la surface exempte de couche-limite, et des moyens pour

former à nouveau cette couche-limite de gaz sur la surface, au-

delà de cette portion, avec les particules de produit alimenté contenues à l'intérieur de cette couche-limite, et entralnées

avec elle.

90) Appareil suivant la revendication 8, caractérisé par des moyens (30) pour projeter une dispersion d'ions mobiles

sur la couche-limite (22) reformée contenant les particules.

) Appareil suivant la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend un bouclier (32) pour protéger la portion d'alimentiation (14) de la surface de rotor (12) contre le "vent" Corona provoqué par la présence des ions mobiles dans

le gaz ambiant.

11 ) Appareil suivant la revendication 10, caractérisé par des organes (36, 38) formant barrières, adjacents, à la portion d'alimentation de la surface, pour réaliser l'arrêt du

passage de vent Corona.

12 ) Appareil suivant la revendication 8, caractérisé par des moyens d'alimentation de particules comprenant un conduit de fluide (70) pour convoyer cette masse alimentée dans un courant de gaz, et par des moyens pour former à nouveau la couche-limite

à partir du gaz de ce courant.